JP2008277829A - Cleaning method of optics system for extreme ultraviolet lithography - Google Patents
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本発明は、極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a method for cleaning an optical system for extreme ultraviolet lithography.
現在、３２ｎｍ以下の特徴サイズを有する半導体装置を製造するために、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィーが開発されつつある。ＥＵＶリソグラフィーでは、波長１３．５ｎｍのＥＵＶを発光するプラズマ源として主にＳｎが用いられる。 Currently, extreme ultraviolet (EUV) lithography is being developed to produce semiconductor devices having a feature size of 32 nm or less. In EUV lithography, Sn is mainly used as a plasma source that emits EUV having a wavelength of 13.5 nm.
プラズマ源としてＳｎを用いる場合、ＥＵＶリソグラフィー用光学系たとえばミラー上に、デブリー（ｄｅｂｒｉｓ）と呼ばれるＳｎ堆積が起こる。このミラーの良好な反射率を維持するためには、ミラー上に堆積したＳｎのドライ洗浄が必要となる。 When Sn is used as a plasma source, Sn deposition called debris occurs on an EUV lithography optical system, for example, a mirror. In order to maintain a good reflectivity of this mirror, it is necessary to dry-clean Sn deposited on the mirror.
Ｂｏｗｅｒｉｎｇらは、ＥＵＶ用途において、ＨＢｒ、Ｂｒ2、Ｃｌ2、ＨＣｌおよびＨ2からなる群より選択されるエッチャント、特にＨＢｒを用いて堆積したＳｎを除去することを開示している（特許文献１）。 Bowering et al. Disclose removing an Sn etchant selected from the group consisting of HBr, Br 2 , Cl 2 , HCl and H 2 , particularly Sn deposited using HBr in EUV applications (Patent Document 1). ).
Ｂａｋｋｅｒらは、ＥＵＶ用途において、水素含有ガスたとえばＨ2とハロゲン含有ガスたとえばＩ2を用いてＳｎやＳｎＯ2の堆積物を除去することを開示している（特許文献２）。
本発明者は、ＥＵＶリソグラフィー用光学系上のＳｎ堆積物を除去するためのガスについて検討した。その結果、クリーニングに用いるガスによっては、Ｓｎ堆積物のエッチング速度が十分でないため、ガスの消費量が多くなるという問題があることがわかった。また、同時にエッチング速度の増加のため、ガスの圧力を高めることにより、ガスの排気時間の延長やガスによるＥＵＶ光の吸収の問題があることもわかった。 The present inventor has examined a gas for removing Sn deposits on an optical system for EUV lithography. As a result, it has been found that depending on the gas used for cleaning, the etching rate of the Sn deposit is not sufficient, so that there is a problem that the amount of gas consumption increases. At the same time, it has also been found that increasing the gas pressure causes problems such as extending the gas exhaust time and absorbing EUV light by increasing the gas pressure.
本発明の目的は、Ｓｎ堆積物のエッチング速度を高めることができる極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a cleaning method for an optical system for extreme ultraviolet lithography that can increase the etching rate of Sn deposits.
本発明の一態様に係る極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニング方法は、プラズマ源としてＳｎを用いる極端紫外線リソグラフィーのための光学系をクリーニングするにあたり、ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガスを前記光学系に供給することを特徴とする。 The cleaning method of the optical system for extreme ultraviolet lithography according to one aspect of the present invention supplies an HCl / Cl 2 mixed gas to the optical system when cleaning the optical system for extreme ultraviolet lithography using Sn as a plasma source. It is characterized by that.
本発明においては、前記ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１〜２０体積％であることが好ましい。混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１体積％未満ではＳｎ堆積物のエッチング速度を高めることが困難である。混合ガス中のＨＣｌ含有量が２０体積％を超えると、パーティクルが発生しやすくなる。 In the present invention, the HCl content in the HCl / Cl 2 mixed gas is preferably 0.1 to 20% by volume. If the HCl content in the mixed gas is less than 0.1% by volume, it is difficult to increase the etching rate of the Sn deposit. When the HCl content in the mixed gas exceeds 20% by volume, particles are likely to be generated.
本発明の方法によれば、極端紫外線リソグラフィー用光学系のクリーニングにＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガスを用いることにより、Ｓｎ堆積物のエッチング速度を高めることができる。 According to the method of the present invention, the etching rate of the Sn deposit can be increased by using the HCl / Cl 2 mixed gas for cleaning the optical system for extreme ultraviolet lithography.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、比較例として、１００％Ｃｌ2でＳｎ堆積物をエッチングした後、１００ｓｃｃｍの流量でＡｒガスを流してパージしたときの、パージ時間とＳｎ堆積物のクリーニングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）との関係を示す図である。Ａｒガス１００ｓｃｃｍ、室温においては、パージ時間が２時間までの間はほとんどクリーニングがなされないが、パージ時間が１２時間になるとクリーニングレートは２ｎｍ／ｍｉｎ以上になっている。一方、８０℃においては、パージ時間が１時間で５ｎｍ／ｍｉｎ以上のクリーニングレートが得られることがわかる。図１の結果は、１００％Ｃｌ2を用いて室温でクリーニングを行った場合、Ｓｎ堆積物の表面に水分あるいは酸素等の汚染層が生成し、十分なクリーニングレートが得られないことを示唆している。 1, as a comparative example, after etching the Sn deposit with 100% Cl 2, when the purging by flowing Ar gas at a flow rate of 100 sccm, a cleaning rate of purge time and Sn deposits and (nm / min) It is a figure which shows the relationship. At an Ar gas of 100 sccm and a room temperature, cleaning is hardly performed until the purge time is up to 2 hours, but when the purge time is 12 hours, the cleaning rate is 2 nm / min or more. On the other hand, at 80 ° C., it can be seen that a cleaning rate of 5 nm / min or more can be obtained at a purge time of 1 hour. The results in FIG. 1 suggest that when cleaning is performed at room temperature using 100% Cl 2 , a contamination layer such as moisture or oxygen is generated on the surface of the Sn deposit, and a sufficient cleaning rate cannot be obtained. ing.
図２は、Ａｒガス１００ｓｃｃｍで１時間パージを行った後、クリーニング試験を行った例である。１００％Ｃｌ2、５００ｓｃｃｍでＳｎ堆積物をエッチングしたときの、Ｃｌ2圧力とＳｎ堆積物のエッチングレートとの関係を示す図である。１０ＴｏｒｒのＣｌ2圧力で３．５５ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートが得られ、６０Ｔｏｒｒ以下のＣｌ2圧力ではエッチングレートがＣｌ2圧力とともにほぼ線形に増加する傾向が認められた。しかし、６０Ｔｏｒｒを超えるＣｌ2圧力では、エッチングレートがＣｌ2圧力とともに増加する傾向は認められなかった。これは、Ｃｌ2圧力が６０Ｔｏｒｒを超えると、Ｃｌ2とＳｎとの反応により生成する液状のＳｎＣｌ4がエッチング部をカバーし、エッチング部へのＣｌ2の供給を妨げるためであると考えられる。 FIG. 2 shows an example in which a cleaning test was performed after purging with Ar gas at 100 sccm for 1 hour. When etching the Sn deposit with 100% Cl 2, 500 sccm, a diagram showing the relationship between the etching rate of the Cl 2 pressure and Sn deposits. An etching rate of 3.55 nm / min was obtained at a Cl 2 pressure of 10 Torr, and a tendency for the etching rate to increase almost linearly with the Cl 2 pressure was observed at a Cl 2 pressure of 60 Torr or less. However, at a Cl 2 pressure exceeding 60 Torr, there was no tendency for the etching rate to increase with the Cl 2 pressure. This is considered to be because when the Cl 2 pressure exceeds 60 Torr, the liquid SnCl 4 generated by the reaction between Cl 2 and Sn covers the etched portion and prevents the supply of Cl 2 to the etched portion.
なお、Ｃｌ2とＳｎとの反応は非常に激しく、発火を起こすこともあるので高圧でのＣｌ2の導入には注意が必要である（ＲＥＩＴＰ３のカテゴリーＢ）。一方、ＥＵＶリソグラフィー用途でのクリーニング工程はプロセス時間が短いことが要求される。 It should be noted that the reaction between Cl 2 and Sn is very intense and may cause ignition, so care must be taken when introducing Cl 2 at high pressure (Category B of REITP3). On the other hand, a cleaning process for EUV lithography is required to have a short process time.
このため、１００％Ｃｌ2を用いた場合、Ｓｎ堆積物のエッチングレートの向上と、安全性とを両立させることが困難である。 For this reason, when 100% Cl 2 is used, it is difficult to achieve both improvement in the etching rate of the Sn deposit and safety.
本発明者らは、ＥＵＶリソグラフィーのための光学系をクリーニングするために、ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガスを用いることを検討した。 The inventors have examined the use of a HCl / Cl 2 gas mixture to clean the optical system for EUV lithography.
図３に、ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガス中のＨＣｌ濃度（体積％）とＳｎ堆積物のエッチングレートとの関係を示す図である。図３にＣｌ2とＨＣｌの総流量５００ｓｃｃｍ、圧力１０Ｔｏｒｒの条件で試験を行った例を示す。ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガス中のＨＣｌ濃度が０．１体積％以上で高いエッチングレートが得られている。なお、ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガス中のＨＣｌ濃度が２０体積％を超えると、高いエッチングレートが得られるものの、パーティクルの発生が多くなるので好ましくない。ＨＣｌ／Ｃｌ2混合ガス中のＨＣｌ含有量が０．１〜２０体積％の範囲では、Ｃｌ2単独の場合と比較して約１０倍以上のエッチングレートを得ることができ、ガス消費量を約１／１０以下にすることができる。また、ＨＣｌの添加によりＣｌ2の分圧を低下させることは、安全性の向上、ＥＵＶ光の吸収の低減、ガスの排気時間の短縮につながる。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the HCl concentration (% by volume) in the HCl / Cl 2 mixed gas and the etching rate of the Sn deposit. FIG. 3 shows an example in which the test was performed under the conditions of a total flow rate of Cl 2 and HCl of 500 sccm and a pressure of 10 Torr. A high etching rate is obtained when the HCl concentration in the HCl / Cl 2 mixed gas is 0.1% by volume or more. If the HCl concentration in the HCl / Cl 2 mixed gas exceeds 20% by volume, a high etching rate can be obtained, but the generation of particles increases, which is not preferable. When the HCl content in the HCl / Cl 2 mixed gas is in the range of 0.1 to 20% by volume, an etching rate of about 10 times or more compared with the case of Cl 2 alone can be obtained, and the gas consumption is reduced to about 1/10 or less. Further, reducing the partial pressure of Cl 2 by adding HCl leads to improved safety, reduced absorption of EUV light, and shortened gas exhaust time.
次に、各種のガスを用いてＳｎ堆積物をエッチングしたときのエッチング状態を顕微鏡写真に基づいて比較する。 Next, the etching states when the Sn deposits are etched using various gases are compared based on micrographs.
図４は１００％Ｃｌ2（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率５０００倍）である。 FIG. 4 is a photomicrograph (magnification 5000 times) showing the etching state of the Sn deposit when 100% Cl 2 (500 sccm, 10 Torr) is used.
図５は１０％ＨＣｌ／Ｃｌ2（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率２０００倍）である。 Figure 5 is a 10% HCl / Cl 2 (500sccm , 10Torr) micrograph (magnification 2,000 times) showing the etching state of Sn deposits when using.
図６は１０％ＨＣｌ／Ｃｌ2（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を用いたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
FIG. 6 is a photomicrograph (
図７は１００％ＨＣｌ（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を３０秒導入し、１００％Ｃｌ2（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）に切り替えたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。
FIG. 7 is a photomicrograph (
図８は１００％ＨＣｌ（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）を３０秒導入し、ＡｒによってＨＣｌをパージし、１００％Ｃｌ2（５００ｓｃｃｍ、１０Ｔｏｒｒ）に切り替えたときのＳｎ堆積物のエッチング状態を示す顕微鏡写真（倍率１００倍）である。 FIG. 8 is a photomicrograph (magnification) showing the etching state of the Sn deposit when 100% HCl (500 sccm, 10 Torr) is introduced for 30 seconds, HCl is purged with Ar, and switched to 100% Cl 2 (500 sccm, 10 Torr). 100 times).
図４に示されるように、１００％Ｃｌ2を用いた場合には、Ｓｎ堆積物がシャープにエッチングされていることがわかる。１００％Ｃｌ2によるエッチングでは孔食（pitting）タイプのエッチングが起こっているようである。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the Sn deposit is sharply etched when 100% Cl 2 is used. Etching with 100% Cl 2 appears to be pitting type etching.
図５および図６に示されるように、１０％ＨＣｌ／Ｃｌ2を用いた場合には、より一般的な腐食（corrosion）タイプのエッチングが起こっているようである。これは、ＨＣｌの添加により、Ｓｎ堆積物の表面へのＣｌ2の吸着が改善されたためであると考えられる。 As shown in FIGS. 5 and 6, it appears that more common corrosion-type etching occurs when 10% HCl / Cl 2 is used. This is presumably because the addition of HCl improved the adsorption of Cl 2 on the surface of the Sn deposit.
しかし、ＨＣｌのみを用いた場合、ＳｎＣｌ4よりも蒸気圧が低いＳｎＣｌ2が生成し、ＳｎＣｌ2は室温条件で蒸発しないため、パーティクルになると考えられる。このようなパーティクルは、ＥＵＶ光学系のミラー上に残留し反射率を低減させる問題や、ＥＵＶチャンバーの下流で問題を引き起こす。 However, when only HCl is used, SnCl 2 having a vapor pressure lower than that of SnCl 4 is generated, and SnCl 2 does not evaporate at room temperature. Such particles remain on the EUV optical system mirror and cause a problem of reducing the reflectance, and cause a problem downstream of the EUV chamber.
図７では、孔食（pitting）タイプのエッチングと、白く見えるパーティクル状の反応生成物が少量観察される。 In FIG. 7, a small amount of pitting-type etching and white reaction particles appear.
図８では、白く見えるパーティクル状の反応生成物が多く観察される。 In FIG. 8, many particle-like reaction products that appear white are observed.
以上の結果から、ＥＵＶチャンバーに導入する前に、ＨＣｌとＣｌ2とを混合しておくことが重要である。 From the above results, it is important to mix HCl and Cl 2 before introduction into the EUV chamber.
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|---|---|---|---|---|
| US8901524B2 (en) | 2009-02-12 | 2014-12-02 | Gigaphoton Inc. | Extreme ultraviolet light source apparatus |
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2008
- 2008-04-28 JP JP2008117483A patent/JP2008277829A/en active Pending
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